Prevalencia de mutaciones en el gen de la cisteína desulfurasa IscS (Pfnfs1) en infecciones recurrentes por Plasmodium falciparum después de arteméter

Malaria Journal volumen 22, Número de artículo: 158 (2023) Citar este artículo

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La malaria sigue siendo un problema de salud pública a nivel mundial. La resistencia a los medicamentos antipalúdicos ha amenazado constantemente los avances en el control de los parásitos de la malaria. Actualmente, arteméter-lumefantrina (AL) y dihidroartemisinina-piperaquina (DP) son los regímenes de tratamiento contra las infecciones por Plasmodium falciparum en muchos países africanos, incluida Kenia. Se han informado infecciones recurrentes en pacientes tratados con AL o DP, lo que sugiere la posibilidad de reinfección o recrudecimiento del parásito asociado con el desarrollo de resistencia contra las dos terapias. El marcador de selección K65 de cisteína desulfurasa IscS (Pfnfs1) de Plasmodium falciparum se ha asociado previamente con una menor susceptibilidad a la lumefantrina. Este estudio evaluó la frecuencia del marcador de resistencia Pfnfs1 K65 y el alelo resistente K65Q asociado en infecciones recurrentes recolectadas de individuos infectados por P. falciparum que viven en Matayos, condado de Busia, en el oeste de Kenia.

En el estudio se usaron manchas de sangre seca (DBS) archivadas de pacientes con infección de paludismo recurrente en los días de seguimiento clínico después del tratamiento con AL o DP. Después de la extracción del ADN genómico, se empleó la amplificación por PCR y el análisis de secuenciación para determinar las frecuencias del marcador de resistencia Pfnfs1 K65 y el alelo mutante K65Q en las infecciones recurrentes. Se utilizaron marcadores genéticos de Plasmodium falciparum msp1 y P. falciparum msp2 para distinguir infecciones recrudescentes de infecciones nuevas.

El alelo de tipo salvaje K65 se detectó con una frecuencia del 41 %, mientras que el alelo mutante K65Q se detectó con una frecuencia del 22 % en las muestras recurrentes. El 58 % de las muestras que contenían el alelo de tipo salvaje K65 eran muestras tratadas con AL y el 42 % eran muestras tratadas con DP. El 79 % de las muestras con la mutación K65Q eran muestras tratadas con AL y el 21 % eran muestras tratadas con DP. El alelo de tipo salvaje K65 se detectó en tres infecciones recrudescentes (100 %) identificadas a partir de las muestras tratadas con AL. El alelo de tipo salvaje K65 se detectó en dos muestras tratadas con DP recrudescente (67 %), mientras que el alelo mutante K65Q se identificó en una muestra recrudescente tratada con DP (33 %).

Los datos demuestran una mayor frecuencia del marcador de resistencia K65 en pacientes con infección recurrente durante el período de estudio. El estudio subraya la necesidad de un seguimiento constante de los marcadores moleculares de resistencia en las regiones de alta transmisión de la malaria.

A nivel mundial, la malaria sigue siendo una enfermedad de gran preocupación para la salud pública. En 2020 se reportaron 627.000 muertes y 241 millones de casos de la enfermedad [1]. La malaria es causada por un parásito apicomplejo del género Plasmodium. La especie más letal, Plasmodium falciparum, es la especie más prevalente en el continente africano, donde ocurre el 95% del total de casos de malaria [1].

La terapia combinada basada en artemisinina (ACT) se usa para tratar la malaria por P. falciparum debido a la eficacia de combinar un derivado de artemisinina de acción corta con un fármaco asociado de vida media más larga que erradica la carga parasitaria residual [2]. La aparición de parásitos P. falciparum resistentes a la artemisinina se informó por primera vez en el sudeste asiático [3]. ACT sigue siendo efectivo en la mayor parte de África [4,5,6]. Sin embargo, se han informado informes de parásitos resistentes a la artemisinina asociados con la eliminación tardía de parásitos en Ruanda [7] y Uganda [8]. La pérdida de la eficacia de la artemisinina probablemente ejercerá presión de selección y afectará la actividad de los fármacos asociados de ACT [9]. Se informarían 78 millones de casos adicionales de paludismo en África si se desarrollara resistencia a la artemisinina y a los fármacos asociados [10]. La resistencia a los medicamentos antipalúdicos se controla mediante pruebas de sensibilidad a los medicamentos in vitro, estudios de eficacia terapéutica in vivo o vigilancia de marcadores moleculares asociados con la resistencia. Un posible resultado de los estudios de eficacia terapéutica de fármacos antipalúdicos son las infecciones recurrentes durante los días de seguimiento atribuidas a la reinfección o al recrudecimiento del parásito.

La resistencia a la artemisinina se asocia principalmente con mutaciones en varios loci del gen kelch13 (PfK13) de P. falciparum [11,12,13]. La resistencia a los fármacos asociados de 4-aminoquinolina, como la amodiaquina, se desarrolla a través de mutaciones en el transportador de resistencia a la cloroquina de P. falciparum (PfCRT) y el transportador 1 de resistencia a múltiples fármacos de P. falciparum (PfMDR1) [13], mientras que la de la piperaquina es a través de la plasmepsina. Amplificación II y III [14]. El mecanismo de acción de los fármacos aril-alcohol, como la lumefantrina, no se conoce bien, aunque se cree que interfieren con la desintoxicación del hemo [15]. La resistencia a la lumefantrina se ha asociado con un aumento en el número de copias del gen pfmdr1 [16]. Los estudios sobre la resistencia del parásito a la lumefantrina son difíciles debido a la escasa solubilidad del fármaco y la falta de un umbral in vitro claramente definido para la resistencia a la lumefantrina [17]. Por lo tanto, es necesario monitorear los marcadores moleculares asociados con la resistencia del parásito a la artemisinina y sus fármacos asociados para la detección temprana y la respuesta a la resistencia emergente a los fármacos.

En Kenia, el 70% de la población total está en riesgo de contraer malaria [18]. Aproximadamente el 19% de las visitas a los establecimientos de salud de pacientes ambulatorios en el país se atribuyen a la enfermedad [19]. La ACT se adoptó como tratamiento para la malaria en el país en 2004. Arteméter-lumefantrina (AL) es la combinación de medicamentos de primera línea, mientras que dihidroartemisinina-piperaquina (DP) es la segunda línea para la malaria falciparum no complicada [20]. ACT sigue siendo eficaz contra las infecciones por P. falciparum en Kenia [21]. Se han identificado mutaciones no sinónimas en la región de la hélice PfK13 en el país, pero ninguna está asociada con la resistencia a la artemisinina [22, 23].

La cisteína desulfurasa IscS (Pfnfs1) (PF3D7_0727200) de Plasmodium falciparum se ha asociado con la resistencia a la lumefantrina. En Gambia, los valores más altos de IC50 para los alelos K65 de tipo salvaje y una fuerte diferenciación temporal del mismo alelo durante siete años se asociaron con la selección de resistencia a la lumefantrina [24]. La proteína PfNFS1 pertenece a un grupo de enzimas transferasas conocidas como cisteína desulfurasas. Son esenciales para las vías de biogénesis del Fe-S, donde participan en la escisión de los átomos de azufre de la L-cisteína para el ensamblaje de grupos de hierro-azufre (Fe-S). El ensamblaje del clúster de FeS incorpora varios componentes, incluidas fuentes de hierro y azufre, proteínas de andamiaje, proteínas transportadoras y proteínas accesorias [25]. Estos grupos activan proteínas involucradas en la expresión génica, el desarrollo celular, la resistencia a los medicamentos y la regulación metabólica durante condiciones de estrés [26,27,28]. La proteína PfNFS1 es parte de la vía de síntesis de grupos de hierro y azufre (ISCS) que se localiza dentro de las mitocondrias parasitarias [29], y la vía está involucrada en el desarrollo asexual del parásito en estadio sanguíneo, así como en un posible objetivo farmacológico [26]. Dado el papel fundamental de la homeostasis del hierro en las etapas sanguíneas del parásito de la malaria y los mecanismos farmacológicos de las quinolinas [24], genes como Pfnfs1 necesitan más estudios para determinar sus funciones potenciales en la acción y la resistencia a los fármacos.

Este estudio analizó DBS archivados recolectados en los días 21, 28 y 42 posteriores al tratamiento con AL y DP para determinar la frecuencia de mutaciones en la región objetivo del gen Pfnfs1 y los resultados asociados en infecciones recurrentes. Para investigar las mutaciones en la región diana del gen Pfnfs1, se extrajo ADN de la DBS, seguido de amplificación por PCR y secuenciación de los aislados.

El estudio se llevó a cabo en Matayos, condado de Busia, en el oeste de Kenia. Matayos se encuentra a una latitud de 0.3618°N y longitud de 34.168°E, se encuentra a una altitud de 1214 m sobre el nivel del mar, y tiene una superficie de 196.2km2. La región experimenta dos temporadas de lluvias al año, de marzo a junio y de octubre a noviembre. El área tiene una alta transmisión de malaria y es parte de la cuenca del lago Victoria, lo que proporciona condiciones de reproducción adecuadas para los principales vectores de malaria, Anopheles gambiae y Anopheles funestus, que facilitan la transmisión continua de malaria, mientras que P. falciparum es la especie de parásito más prevalente. en la zona [30].

En este estudio se utilizaron DBS archivados recopilados en 2016 de un estudio de eficacia terapéutica (TES) de dos brazos sobre arteméter-lumefantrina (AL) y dihidroartemisinina-piperaquina (DP). Se empleó un diseño de estudio controlado aleatorizado en el que se controló a los participantes durante el tratamiento para observar el cumplimiento de las pautas de tratamiento. Los días de seguimiento del tratamiento fueron los días 7, 14, 21, 28 y 42 posteriores al tratamiento. El estudio se llevó a cabo sin prejuicios ni por sexo ni por género. Los DBS archivados se almacenaron a -20 °C. Los criterios de elegibilidad del estudio incluyeron: obtención del consentimiento informado, antecedentes de fiebre con temperatura corporal ≥ 37,5 °C, monoinfección por P. falciparum y niveles de parasitemia entre 2.000 y 200.000 parásitos/μL de sangre. Los criterios de exclusión incluyeron pacientes tratados por malaria en los catorce días anteriores y retiros voluntarios del estudio. La infección por paludismo se confirmó mediante microscopía. El estudio analizó 71 DBS de pacientes con infecciones recurrentes de malaria. Estos DBS se recogieron de los días 21, 28, 42 y 5 muestras de días no programados después del tratamiento farmacológico con AL o DP.

Se utilizaron dos marcadores altamente polimórficos, P. falciparum msp2 (Pfmsp2) y P. falciparum msp1 (Pfmsp1) para diferenciar infecciones recrudescentes de nuevas infecciones siguiendo los métodos estándar [31]. El gen Pfmsp2 se amplificó utilizando el cebador directo 5′-GAAGGTAATTAAAACATTGTC-3′ y el cebador inverso 5′-GAGGGATGTTGCTGTCCACA-3 para la PCR primaria y el cebador directo 5′-GAGTATAAG GAGAAGTATG-3′ y el cebador inverso 5′-CTAGAACCATGCATATGTCC-3′ para la PCR secundaria. El gen Pfmsp1 se amplificó utilizando el cebador directo 5ʹ-CTAGAAGCTTTTAGAAAGATGCAGTATT-3ʹ y el cebador inverso 5ʹ-CTTAAATAGTATTCTAATTCAAGTGGATCA-3 para la PCR primaria y el cebador directo 5-AAATGAAGAAGAAATTACTACAAAAGG-3ʹ y el cebador inverso 5ʹ-GCTTGCATCAGCTGGAGGGCTTGCACC-3ʹ para la PCR secundaria. Las reacciones de PCR de Pfmsp2 y Pfmsp1 se realizaron en condiciones similares. Brevemente, la mezcla de reacción consistió en 5 × Firepol mastermix con 12,5 mM MgCl2 (Solis Biodyne™, Cat No 04-12-00125), 10 µM de los cebadores directo e inverso, agua libre de nucleasas y 1 µl de ADN genómico individual extraer hasta un volumen de reacción final de 20 µl. La amplificación por PCR se realizó en el sistema ProFlex PCR (Applied Biosystems) utilizando las siguientes condiciones optimizadas: PCR primaria: desnaturalización inicial a 94 °C durante 3 min, seguida de 30 ciclos de desnaturalización a 94 °C durante 25 s, hibridación a 42 °C durante 1 min y elongación a 65 °C durante 2 min seguido de una extensión final de 72 °C durante 3 min. PCR secundaria: desnaturalización inicial a 94 °C durante 3 min, seguida de 30 ciclos de desnaturalización a 94 °C durante 25 s hibridación a 50 °C durante 1 min y elongación a 72 °C durante 3 min seguida de una extensión final de 72 °C durante 2 min.

El análisis de Pfnfs1 se realizó utilizando DBS archivados de pacientes con parasitemia recurrente. El ADN genómico del parásito se extrajo del DBS usando el mini kit de ADN QIAamp (Qiagen, Cat No 51304) siguiendo las instrucciones del fabricante. La región diana del gen Pfnfs1 se amplificó mediante PCR convencional utilizando el cebador directo 5'-TTGTGTTTAAAGACCTCATCCC-3' y el cebador inverso 5'-TCTGGGTCAATCATTGTGGTT-3' diseñados con Benchling. Brevemente, la mezcla de reacción consistió en tampón de reacción 5 × Q5 (NEB™, Cat No B9027S), 10 µM de cebadores directo e inverso, mezcla de dNTP 10 mM, ADN polimerasa de alta fidelidad Q5 (NEB, Cat No M0491), agua libre de nucleasas y 1 µl de extracto de ADN genómico individual hasta un volumen de reacción final de 25 µl. La amplificación por PCR se realizó en el sistema ProFlex PCR (Applied Biosystems) utilizando las siguientes condiciones optimizadas: desnaturalización inicial a 98 °C durante 30 s, seguida de 35 ciclos de desnaturalización a 98 °C durante 15 s, hibridación a 58 °C por 15 s y elongación a 72 °C por 2 min seguido de una extensión final de 72 °C por 7 min. Los productos de PCR se analizaron en un gel de agarosa al 1,5 % y se purificaron con el kit de purificación QIAquick PCR (Qiagen, Cat No 28104) según las instrucciones del fabricante. Las muestras de PCR purificadas se secuenciaron utilizando un secuenciador 3730xl DNA Analyzer BigDye v3.1 (Applied Biosystems).

Se utilizó el software Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) versión 10 [32] para analizar las secuencias con el gen de referencia del genoma de la cepa 3D7 P. falciparum obtenida de PlasmoDB. Las frecuencias se calcularon como el porcentaje de secuencias que portaban una mutación del número total de secuencias con datos para el locus de interés.

El estudio se realizó en el Instituto de Investigación Médica de Kenia (KEMRI). Todos los experimentos se llevaron a cabo según las normas nacionales e internacionales pertinentes y fueron aprobados por la Unidad de Revisión Científica y Ética (SERU) del Instituto de Investigación Médica de Kenia con la aprobación KEMRI/SERU/CTMDR/095/4172. El estudio original fue un estudio de eficacia terapéutica sobre la eficacia de ACT y estaba bajo el número de aprobación SSC 2276 de SERU.

Se reclutó un total de 334 pacientes en el estudio; 166 pacientes fueron tratados con AL y 168 con DP. La mediana de edad de los pacientes en el brazo de tratamiento AL fue de 56 meses, mientras que en el brazo de DP fue de 48 meses. El 46 % de los pacientes en el brazo de tratamiento AL y el 45 % en el brazo de tratamiento DP eran mujeres. Se registraron un total de 71 pacientes con parasitemia recurrente en diferentes momentos de seguimiento. La infección recurrente después del tratamiento con AL o DP se registró los días 21, 28 y 42 y los días no programados posteriores al tratamiento. La región diana del gen Pfnfs1 se amplificó y secuenció con éxito en 64 muestras: 44 pacientes tratados con AL y 20 pacientes tratados con DP. Se puntuaron con confianza 26 muestras tratadas con AL y 14 muestras tratadas con DP secuenciadas. 24 muestras (18 muestras tratadas con AL y 6 muestras tratadas con DP) no se calificaron con confianza y, por lo tanto, no se incluyeron para análisis posteriores. El día 21 después del tratamiento, 13 pacientes tratados con AL tenían parasitemia recurrente, mientras que los pacientes tratados con DP no tenían infección recurrente. El día 28 después del tratamiento, 20 pacientes exhibieron infección recurrente: 17 de los pacientes tratados con AL y tres de los pacientes tratados con DP. El seguimiento posterior reveló que 12 pacientes tratados con AL y 14 pacientes tratados con DP tenían parasitemia recurrente, lo que produjo un total de 26 pacientes el día 42 después del tratamiento. Dos muestras tratadas con AL y 3 tratadas con DP mostraron parasitemia recurrente en días de seguimiento de tratamiento no programados (Tabla 1).

Los datos parasitológicos de los pacientes tratados con AL revelaron un aumento del 31,7 % en la densidad de parásitos en pacientes con una infección recurrente el día 21 en comparación con la parasitemia basal correspondiente el día 0 (Tabla 2). A medida que aumentaron los recuentos de parásitos correspondientes, hubo una disminución media en los niveles medios de hemoglobina (Hb) el día 21 a 9,7 g/dL (Tabla 2). Hubo un aumento del 11,6 % y el 13,8 % en los niveles de Hb el día 28 y el día 42 después del tratamiento en los pacientes tratados con DP, respectivamente, en comparación con un aumento del 9,4 % y el 7,2 % en días de seguimiento similares en los pacientes tratados con AL (Tabla 3).

Las infecciones recrudescentes se clasificaron como infecciones en las que los alelos en muestras pareadas eran idénticos el día 0 y el día de la infección recurrente (Archivo adicional 1: Fig. S1). Se detectaron dos infecciones recrudescentes el día 28 después del tratamiento y una infección recrudescente el día 42 después del tratamiento en el brazo de tratamiento AL (Fig. 1). En el brazo de tratamiento de DP, se detectó una infección recrudescente el día 28 después del tratamiento y dos infecciones recrudescentes el día 42 después del tratamiento (Fig. 1). No se detectó recrudecimiento en el día 21 posterior al tratamiento y en los días de seguimiento no programados en ambos brazos de tratamiento.

Número de infecciones de recrudecimiento en el seguimiento posterior al tratamiento días después del tratamiento con arteméter-lumefantrina (AL) y dihidroartemisinina-piperaquina (DP)

La amplificación por PCR de la región objetivo reveló un fragmento de 686 pb (archivo adicional 2: Fig. S2). Después de la secuenciación de la región objetivo del gen Pfnfs1, 26 de las 44 muestras recurrentes tratadas con AL se calificaron y analizaron con confianza. 15 muestras recurrentes tratadas con AL poseían el alelo de tipo salvaje K65, mientras que el alelo mutante K65Q se detectó en 11 muestras. El alelo de tipo salvaje K65 se detectó en dos muestras recolectadas el día 21, seis muestras recolectadas el día 28 y en cinco muestras recolectadas el día 42 (Fig. 2A). El alelo mutante K65Q se detectó en cuatro muestras tanto en el día 21 como en el día 28 después del tratamiento y en tres muestras recolectadas el día 42 después del tratamiento (Fig. 2B). Las tres muestras recrudescentes detectadas en el brazo de tratamiento con AL del estudio contenían el alelo de tipo salvaje K65; dos se detectaron el día 28 después del tratamiento y una el día 42 después del tratamiento (Fig. 2C).

Número y porcentaje (%) de frecuencia del alelo A K65 de tipo salvaje en infecciones recurrentes El alelo B K65Q mutante en infecciones recurrentes y el alelo C K65 de tipo salvaje en muestras de recrudecimiento en el día 21, día 28, día 42 y días no programados después del tratamiento con arteméter-lumefantrina (AL)

Una evaluación de infecciones recurrentes en el brazo de DP del estudio reveló que 14 de las 20 muestras tratadas con DP se puntuaron y analizaron con confianza después de la secuenciación. 11 muestras contenían el alelo de tipo salvaje K65, mientras que tres muestras portaban el alelo mutante K65Q. El alelo de tipo salvaje K65 típicamente asociado con la resistencia a la lumefantrina se detectó con una frecuencia del 18 % el día 28. Curiosamente, la frecuencia más alta del alelo de tipo salvaje K65 en ambos brazos de tratamiento se detectó el día 42 después del tratamiento con DP con una frecuencia de 55% (fig. 3A). El sondeo adicional de las muestras recurrentes mostró que el alelo mutante K65Q solo se detectó el día 42 después del tratamiento (Fig. 3B). Dos de las tres muestras recrudescentes detectadas en el brazo de tratamiento con DP del estudio contenían el alelo de tipo salvaje K65; una se detectó el día 28 después del tratamiento y la otra el día 42 después del tratamiento (Fig. 3C). Una muestra recrudescente recolectada el día 42 después del tratamiento contenía el alelo mutante K65Q (Fig. 3D).

Número y porcentaje (%) de frecuencia de A K65 alelo de tipo salvaje en infecciones recurrentes B K65Q alelo mutante en infecciones recurrentes C K65 alelo de tipo salvaje en infecciones de recrudecimiento D K65Q alelo mutante en infecciones de recrudecimiento el día 21, día 28, día 42, y días no programados después del tratamiento con dihidroartemisinina-piperaquina (DP)

En los pacientes tratados con AL, se supone que el aumento en los recuentos de parásitos es consistente con la disminución esperada de las concentraciones de LM por debajo del umbral mínimo de concentración inhibitoria. Los estudios han demostrado que un aumento en la prevalencia y la intensidad de la anemia inducida por la malaria se ha asociado con infecciones recurrentes de malaria causadas por el recrudecimiento del parásito [33]. Se presume que los altos recuentos de parásitos en el día 21 dan como resultado el agotamiento de los eritrocitos circulantes que contribuyen a los bajos niveles de Hb y la anemia inducida por la malaria. El rápido agotamiento de los glóbulos rojos y la inflamación se han asociado con una menor recuperación de eritrocitos en las infecciones por paludismo [34]. Se notificó continuamente parasitemia en los días de seguimiento posteriores a la primera detección de parasitemia recurrente en pacientes tratados con AL y DP. Estudios previos han sugerido que la latencia o quiescencia del parásito provoca un retraso en la eliminación del parásito [35, 36]. Se notificó una mayor recuperación de hemoglobina en los pacientes tratados con DP en comparación con los pacientes tratados con AL. En Uganda, también se informó que DP tiene una mejor recuperación de hemoglobina, como lo demuestra el mayor aumento medio en los niveles de Hb en comparación con AL [37]. Sin embargo, en la mayoría de los casos, se ha informado que los niveles de Hb se recuperan y aumentan a pesar del fracaso del tratamiento [38]. El fracaso del tratamiento después de DP es raro y solo se ha registrado en tres países de África, y estos estudios también mostraron fracaso del tratamiento con AL [39,40,41].

En general, el 9 % del total de infecciones recurrentes fueron infecciones recrudescentes, mientras que el 91 % fueron infecciones nuevas. El alto número de nuevas infecciones es consistente con la alta transmisión de malaria en el sitio de estudio. En estas infecciones, las proporciones del alelo salvaje K65 y del alelo mutante K65Q podrían ser un indicador de su distribución en los parásitos que circulan en la región. En este estudio, la tasa de fracaso del tratamiento fue del 1,80 % en el brazo AL del estudio y del 1,78 % en el brazo DP del estudio, lo que subraya la necesidad de una monitorización constante de la eficacia de los fármacos antipalúdicos en entornos de campo.

Se ha demostrado que un aumento en el alelo de tipo salvaje K65 aumenta con el uso de AL y el IC50 de LM contra aislamientos de campo de P. falciparum [24]. Además, un modelo matemático predijo una expansión de la resistencia adquirida a AL entre los días 20 y 39 posteriores al tratamiento [42]. En este estudio no se recogieron muestras de parásitos para cultivos in vitro posteriores y la determinación de los valores de IC50. Se observó que la parasitemia recurrente apareció antes en AL que en los pacientes tratados con DP (Tabla 1). La vida media de eliminación de la lumefantrina es de aproximadamente cuatro a cinco días [43], mientras que la de la piperaquina se estima entre 23 y 33 días [44]. Por lo tanto, la diferencia en el inicio de la parasitemia recurrente entre los dos tratamientos puede deberse a la diferencia en las tasas de eliminación plasmática del fármaco en los pacientes. Además, se observó una incidencia un 56 % mayor de infección recurrente después del tratamiento con AL que con el tratamiento con DP, lo que puede indicar que los parásitos se adaptan a la presión del fármaco AL en comparación con DP. Existe una resistencia recíproca entre los fármacos de alcohol arílico, como el LM, y los fármacos de aminoquinolina, como la cloroquina (CQ) y la PQ [45]. La selección de K65 puede, por lo tanto, conferir una mayor susceptibilidad a los fármacos de aminoquinolina, retrasando así la recurrencia del parásito. Hubo una mayor frecuencia del alelo de tipo salvaje K65 en este estudio en comparación con un estudio realizado en Kilifi, una región costera de Kenia [46]. Esto podría atribuirse a la diferencia en la transmisión de la malaria entre las dos regiones. La región costera experimenta una transmisión de malaria moderada, mientras que la región endémica del lago donde se realizó este estudio tiene una transmisión de malaria alta y estable.

En este estudio, se informaron infecciones recurrentes hasta el día 42 después del tratamiento con AL. Además, el alelo de tipo salvaje K65 se detectó en la muestra recrudescente recogida el día 42 después de la infección. La detección de un mayor número de alelos de tipo salvaje K65 en infecciones recurrentes desde el día 21 hasta el día 42 del período de seguimiento puede sugerir una posible dirección para la selección luego del tratamiento continuo con AL dentro de la región. En conjunto, estos datos subrayan el beneficio de un período de seguimiento mínimo de 42 días en los estudios de eficacia de los medicamentos contra la malaria y la vigilancia de la resistencia a los medicamentos parasitarios. El fracaso del tratamiento después del tratamiento con AL puede deberse a una mala absorción y biodisponibilidad del fármaco, al incumplimiento por parte del paciente de las dosis del fármaco y a la resistencia del parásito. El fracaso del tratamiento después de la terapia AL se ha informado en Angola [47], la República Democrática del Congo [40] y Burkina Faso [41]. Un estudio reciente en el distrito de Busia en el este de Uganda, que se encuentra relativamente cerca del sitio evaluado en este estudio, también informó una alta prevalencia de malaria y una baja eficacia de AL [39]. También se han informado fallas en el tratamiento en viajeros de África [48, 49]. Estos estudios sugieren una tendencia consistente de falla AL y posterior recrudecimiento del parásito. Aunque la absorción deficiente de LM no se descarta por completo como un probable contribuyente a la parasitemia recurrente observada en este estudio, la detección de la mutación K65 en el brazo AL sugiere fuertemente que las infecciones recurrentes pueden estar altamente relacionadas con la mutación K65 en lugar de la absorción deficiente.

La parasitemia recurrente en el brazo de DP se detectó a partir del día 28, después de lo cual un aumento en el número de infecciones recurrentes con el tiempo culminó en un pico de infecciones recurrentes el día 42 después del tratamiento (Tabla 1). El mayor número de infecciones recrudescentes también se detectó el día 42 después del tratamiento. Ahora está bien establecido que los derivados de la artemisinina inducen parásitos latentes que alimentan la infección recurrente asociada con el recrudecimiento del parásito in vitro e in vivo [50,51,52,53]. Los parásitos persistentes reaparecen después del tratamiento farmacológico cuando la concentración del fármaco es subterapéutica [54]. Esto puede implicar que el perfil lento de eliminación de PQ puede retrasar el recrudecimiento de los parásitos y prevenir de forma remota nuevas infecciones. Sin embargo, esta observación no es única; un estudio clínico en Uganda también informó un aumento de la parasitemia recurrente relacionado con el recrudecimiento en individuos tratados con DP desde el día 28 hasta el día 42 [39]. Los estudios en Asia también informaron infecciones recrudescentes después del tratamiento con DP a partir del día 28 del período de seguimiento [55, 56]. También se informó recrudecimiento en pacientes tratados con DP más de seis semanas después del tratamiento [57]. La vida media de eliminación relativamente más larga de la piperaquina puede resultar en una ventaja prolongada en la supresión de la recurrencia del parásito, por lo tanto, el inicio de la parasitemia recurrente el día 28 en este estudio. Después de este período, la concentración inhibitoria mínima del fármaco disminuye y los parásitos residuales aún no eliminados pueden expandirse, lo que aumenta la probabilidad de infecciones recurrentes. Además, debido al largo perfil de eliminación de PQ, la disminución de las concentraciones plasmáticas del fármaco podría resultar en la selección y propagación de parásitos resistentes al fármaco.

La vía de síntesis de grupos de hierro y azufre (ISCS) se ha propuesto como un objetivo prometedor para los medicamentos contra la malaria, y Pfnfs1 es fundamental para impulsar la vía. Usando muestras recolectadas después de más de diez años de uso de ACT en Kenia, los datos generados muestran la presencia del marcador de selección de resistencia a lumefantrina K65 en infecciones recurrentes en Matayos, Kenia occidental. Debido a la amenaza de los parásitos P. falciparum resistentes a los medicamentos emergentes, existe la necesidad de un monitoreo continuo de los marcadores moleculares del fracaso del tratamiento con ACT para complementar los datos clínicos en la información de la política de tratamiento en Kenia y otras áreas de alta transmisión de malaria. Los estudios futuros también deben evaluar el perfil de susceptibilidad a los medicamentos de los parásitos recrudescentes y la asociación de las mutaciones observadas con la susceptibilidad a los medicamentos.

El conjunto de datos utilizado en este estudio está disponible y puede compartirse previa solicitud razonable al autor correspondiente.

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Agradecemos al Director del Instituto de Investigación Médica de Kenia por el permiso para publicar este trabajo.

La Unión Africana apoyó este trabajo bajo la Universidad Pan Africana, Instituto de Ciencias Básicas, Tecnología e Innovación (PAUSTI), un Ph.D. premio de beca a BG.

Departamento de Biología Molecular y Biotecnología, Instituto Universitario Panafricano de Ciencias Básicas, Tecnología e Innovación, PO Box 62000-00200, Nairobi, Kenia

Beatrice Gachie, Jean Chepngetich y Gabriel Magoma

Centro de Medicina Tradicional e Investigación de Medicamentos (CTMDR), Instituto de Investigación Médica de Kenia, Off Raila Odinga Way, PO Box 54840-00200, Nairobi, Kenia

Beatrice Gachie, Brenda Muriithi, Jean Chepngetich, Jeremiah Gathirwa y Peter Mwitari

Centro de Investigación y Desarrollo Biotecnológico (CBRD), Instituto de Investigación Médica de Kenia, Off Raila Odinga Way, PO Box 54840-00200, Nairobi, Kenia

Beatrice Gachie, Kelvin Thiong'o, Brenda Muriithi, Jean Chepngetich, Noah Onchieku y Francis Kimani

Departamento de Bioquímica, Universidad de Agricultura y Tecnología Jomo Kenyatta (JKUAT), PO Box 62000 -00200, Nairobi, Kenia

Gabriel Magoma y Daniel Kiboi

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BG, DK y FK planificado y diseñado el estudio. BG realizó los análisis moleculares. BG, KT y DK realizaron análisis e interpretación estadísticos. BG y DK prepararon el manuscrito. Todos los demás autores contribuyeron a la preparación del manuscrito. Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.

Correspondencia a Beatrice Gachie.

Este estudio fue aprobado por la Unidad de Revisión Científica y Ética del Instituto de Investigación Médica de Kenia (KEMRI/SERU).

No aplica.

Los autores declaran que no tienen intereses contrapuestos.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Fig S1: imagen de gel de los productos de PCR de la amplificación del gen Plasmodium falciparum msp2 y Plasmodium falciparum msp1 de aislamientos de pacientes seleccionados. Carril 1- escalera de 100 pb; Carril 2- Muestra de paciente 1, Día 0, MSP2 Carril 3- Muestra de paciente 1, Día 28, MSP2, Carril 4- Muestra de paciente 1, Día 0, MSP1, Carril 5- Muestra de paciente 1, Día 28, MSP1; Carril 6- Escalera de 100 pb, Carril 7- Muestra de paciente 2, Día 0, MSP2, Carril 8- Muestra de paciente 2, Día 42, MSP2, Carril 9- Muestra de paciente 2, Día 0, MSP1, Carril 10- Muestra de paciente 2, Día 42, MSP1; Carril 11- Escalera de 100 pb, Carril 12- Muestra de paciente 3, Día 0, MSP2, Carril 13- Muestra de paciente 3, Día 21, MSP2, Carril 14- Muestra de paciente 3, Día 0, MSP1, Carril 15- Muestra de paciente 3, Día 21, MSP1, carril 16- escalera de 100 pb. Carril 2-5: Nuevas infecciones, Carril 7-10: Infecciones recrudescentes, Carril 12-15: Nueva infección.

Fig. S2: imagen de gel de productos de PCR de la amplificación del gen IscS de cisteína desulfurasa de Plasmodium falciparum de aislamientos de pacientes seleccionados. Carril 1- escalera de 100bp, Carril 2- Muestra de paciente 1, Carril 3- Muestra de paciente 2, Carril 4- Muestra de paciente 3, Carril 5- Muestra de paciente 4, Carril 6- Muestra de paciente 5, Carril 7- Muestra de paciente 6, Carril 8 - Muestra de paciente 7, carril 9- Muestra de paciente 8, carril 10- Muestra de paciente 9, carril 11- Muestra de paciente 10, carril 12- Muestra de paciente 11, carril 13- Muestra de paciente 12, carril 14- Muestra de paciente 13, carril 15- Muestra de paciente 14, Carril 16- escalera de 100 pb.

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Reimpresiones y permisos

Gachie, B., Thiong'o, K., Muriithi, B. et al. Prevalencia de mutaciones en el gen de la cisteína desulfurasa IscS (Pfnfs1) en infecciones recurrentes por Plasmodium falciparum después del tratamiento con arteméter-lumefantrina (AL) y dihidroartemisinina-piperaquina (DP) en Matayos, Kenia occidental. Malar J 22, 158 (2023). https://doi.org/10.1186/s12936-023-04587-2

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Recibido: 31 enero 2023

Aceptado: 11 de mayo de 2023

Publicado: 19 mayo 2023

DOI: https://doi.org/10.1186/s12936-023-04587-2

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